胡振江 | 以己所學 服務國家

如今，軟件無處不在，軟件開發(fā)也成為當下最重要的行業(yè)之一。軟件開發(fā)離不開程序設計語言，它是開發(fā)者和計算機溝通的橋梁?！败浖x一切”這個理念代表了一個抽象復雜性、駕馭復雜性的方法，已經擴展到社會生活的方方面面。隨著人機物融合的發(fā)展，計算的泛在化成為必然，泛在計算中不斷涌現(xiàn)出的新計算模式、新計算平臺和新的應用問題給程序設計語言的定義和實現(xiàn)帶來了新的挑戰(zhàn)。

▲胡振江

北京大學計算機學院教授胡振江長期從事程序設計語言和軟件科學與工程的研究，在程序語言設計、結構化函數(shù)式程序設計、程序的自動綜合和優(yōu)化、并行程序設計、雙向變換語言的設計和實現(xiàn)及軟件的演化和維護等方面做出了很多開創(chuàng)性工作并取得了突出研究成果。負笈日本，胡振江在東京大學和日本國立信息學研究所學習、工作27年，2019年回國入職北京大學，成立程序設計語言研究室，擔任計算機學院首任院長。在北大自由氛圍中挑戰(zhàn)世界難題，胡振江的目標是，研究程序設計語言的實現(xiàn)、驗證及其支撐環(huán)境，創(chuàng)造“北大”理論，構建“北大”工具，在新的歷史節(jié)點上肩負起建設“新工科”的重任，引領和推動我國計算機學科向世界頂尖水平攀登。

引領學科發(fā)展

1966年，胡振江出生于素有“水陸要津，咽喉據(jù)郡”之稱的江蘇泰州。作為承南啟北的重要交通樞紐，這座安逸的江南城市并不缺乏與外界溝通的活力。少時接觸半導體收音機、電腦小游戲這些新鮮事物勾起了胡振江的好奇心，以至高考時，無線電和計算機專業(yè)成為他最想在志愿表中填報的兩個選項。

1984年從江蘇泰州中學畢業(yè)后，胡振江考入上海交通大學計算機科學與工程系，并在那里獲得學士和碩士學位。為開闊視野，收獲更多知識，胡振江決定赴日求學，師從日本程序語言界泰斗——武市正人教授，并于1996年在日本東京大學信息工學專業(yè)獲博士學位。隨后，便開啟了他在異國拼搏、奮斗的輝煌科研生涯。

在日本近30年，胡振江曾擔任東京大學情報理工學研究科助理教授和副教授，日本國立信息學研究所教授/系主任，東京大學情報理工學研究科教授。他在工作崗位上勤勉盡責；在科研道路上兢兢業(yè)業(yè)，正是這份鍥而不舍的精神，讓胡振江在程序設計語言和軟件科學與工程領域成就斐然，尤其是在函數(shù)式程序設計語言領域，胡振江所做的工作深受贊譽。針對長期存在的難題進行攻關，他不僅建立了一套創(chuàng)新的理論體系，引領了學科的發(fā)展，還將理論有效應用到多個不同領域。

函數(shù)式程序設計語言具有描述能力強、無副作用、易于并行化等良好性質。它從20世紀50年代開始發(fā)展，迄今已有近70年的歷史。進入21世紀以來，隨著摩爾定律的逐步失效和軟件開發(fā)需求的不斷增多，函數(shù)式語言因其表達能力強、十分接近自然語言、安全性能高等特點，在軟件開發(fā)中的作用變得越來越重要。然而，優(yōu)缺點并存是事物的常態(tài)，函數(shù)式程序設計語言雖集眾多優(yōu)點于一身，卻存在速度慢等缺點，它的應用與發(fā)展也因此受到了制約。

基于個人興趣，更是為了促進函數(shù)式程序設計語言未來更具實用性，胡振江向制約其發(fā)展的瓶頸問題發(fā)起挑戰(zhàn)，以期找到創(chuàng)新解決方案。

傳統(tǒng)函數(shù)式程序優(yōu)化技術無法對程序進行算法級別的優(yōu)化，其主要困難在于遞歸程序的分析難以在有限時間內完成。為解決此類問題，胡振江從聚態(tài)這一高階函數(shù)出發(fā)，提出只對結構化的遞歸程序進行變換的簡化方法，并給出了自動從遞歸程序抽取結構化信息的算法，這使得對遞歸程序的分析可以在有限時間內確定完成?；谶@一發(fā)現(xiàn)，胡振江提出了融合、組合、聚集三大演算規(guī)則，率先系統(tǒng)性地將程序演化技術應用于程序的自動優(yōu)化。這項成果被主流函數(shù)語言編譯器開發(fā)團隊采用并集成到主流編譯器中，如使用廣泛的Haskell編譯器GHC和由美國麻省理工學院開發(fā)的pH編譯器。

與此同時，胡振江還進一步將程序演算技術應用于函數(shù)式程序的并行化，回答了程序并行化的充要條件、推導算法等一系列基本問題，提出了全自動的程序并行化技術。相關成果曾被美國太陽微系統(tǒng)公司（Sun）選中作為高性能計算語言Fortress的并行標準庫，相關進展被日本新聞等媒體報道。

此后，為解決新型雙向變換語言的設計和實現(xiàn)大量的軟件開發(fā)任務中涉及的數(shù)據(jù)同步問題，基于在函數(shù)式語言領域已取得的研究成果，胡振江開拓思維，另辟蹊徑，提出利用雙向關聯(lián)的兩個變換程序對數(shù)據(jù)的修改進行同步，保證數(shù)據(jù)的一致性，并提出了雙向變換的概念和方法，形成了新的研究領域。作為雙向變換語言研究領域的奠基人之一，胡振江一直引領著相關領域的發(fā)展。

▲2019年在北大召開的第一屆北京大學-東京大學-NII的共同研討會上，胡振江（右二）與參會人員的合影

基于在程序語言研究領域開展的諸多工作及取得的突出成就，胡振江成為國際公認的函數(shù)式程序設計語言的領軍人物，他曾任美國計算機協(xié)會ACM函數(shù)程序設計國際會議（ICFP）指導委員會主席和ICFP2011大會主席，擔任軟件基礎研討會（AWFS）等20多個國際會議的程序委員會主席或組織者。除此，胡振江還一直致力于推動日本和亞洲地區(qū)的程序語言及計算機技術的發(fā)展。他發(fā)起的日本軟件科學會程序語言研討會（PPL）至今已經召開20屆，成為日本國內高級程序語言研討會。由他發(fā)起并一直擔任學術委員會主席的NII湘南國際系列研討會已經成為和德國達堡（Dagstuhl）并列的計算機界主要學術研討會之一。胡振江與中國科學院院士李未教授等人一起發(fā)起的亞洲地區(qū)程序語言旗艦會議等程序語言領域的重要會議，已成為亞洲基礎軟件領域的主要推動力量。

除了個人努力外，令胡振江感到欣慰的是，他的學生也在為相關領域的發(fā)展貢獻著智慧?；貒?，作為日本東京大學情報理工學研究科首位外國人終身教授、日本國立信息學研究所首位外國人正教授，胡振江已是桃李滿天下，培養(yǎng)的學生多在亞太地區(qū)知名高校和研究所任教，他們已成為亞太地區(qū)程序語言研究的中堅力量。

愛國初心未改

1992年前往日本東京大學留學，2019年回國，在日本學習和工作的27年間，胡振江從未想過要改變國籍，因為他一直覺得自己一定會回來，畢竟科學沒有國界，但科學家卻有祖國。在東京大學，一個研究方向只能有一個正教授，但胡振江在成為正教授一年后就辭職回國，全職加入北京大學?！按蠹叶颊f，我放棄了一個難得的名額，是東京大學歷史上最快辭職的教授，其實我本來還應該再早一點回來，但當時已經答應在日本國立信息學研究所擔任系主任了，就只能等到任期滿了之后再走。”胡振江坦言。

從20世紀90年代起，胡振江就一直保持著與國內高校的交流，每年都會參與組織中日學者的交流論壇，時時在關注祖國的發(fā)展和相關科研領域的研究進展?；貒螅桨l(fā)感受到，當用個人所學為國家真正解決問題時，那種讓人心潮澎湃的滿足感和自豪感是無論在國外發(fā)多少論文、拿多少獎項都無法比的。

回國后的胡振江很快投入科研工作中。對未來，他早有規(guī)劃：以北京大學計算機科學和技術重點學科為基礎，以北京大學軟件研究所和高可信軟件技術教育部重點實驗室為依托，針對高可信軟件開發(fā)的技術挑戰(zhàn)，以程序語言技術和軟件工程有機結合為突破口，他將開展創(chuàng)新研究、人才培養(yǎng)和團隊建設等工作。

▲作為北大圖靈班管理委員會主任，胡振江在畢業(yè)典禮上致辭

在創(chuàng)新研究方面，胡振江將開展以程序設計語言為主要支撐的軟件可信性研究，并在現(xiàn)有研究成果基礎上，進行3方面探索：首先，進一步深入研究基于逆向映射的雙向變換理論，定義既安全可靠又適用于大規(guī)模復雜數(shù)據(jù)處理的高級雙向語言，研究雙向計算的優(yōu)化策略和高效實現(xiàn)方法。其次，將雙向變換理論和方法從程序設計語言級別擴展到軟件不同階段的模型上，解決不同階段模型的雙向變換問題，從而確保需求驅動的軟件可信性。最后，實現(xiàn)基于雙向模型變換的軟件開發(fā)環(huán)境，通過將雙向變換無縫地應用到軟件開發(fā)的不同層次，實現(xiàn)不同階段的正向和逆向的映射及軟件開發(fā)的全階段追蹤，通過自適應軟件開發(fā)的應用對開發(fā)環(huán)境的實用性進行評價。

在人才培養(yǎng)方面，胡振江將指導或合作指導博士后、博士生和碩士生進行程序推導、程序優(yōu)化、程序變換及軟件自動生成方面的研究，深入開展程序語言的理論和雙向變換技術的研究，將相應的理論和技術應用于軟件工程領域以確保軟件可信性，使高可信軟件技術教育部重點實驗室在程序語言的設計和實現(xiàn)等軟件基礎理論方面有突破性發(fā)展；同時他還將開設與程序語言設計及程序設計方法學相關的基礎課程或集中講座，介紹程序語言的形式化定義方法、實現(xiàn)原理及特定領域語言的實現(xiàn)技術，以加強北京大學計算機科學理論學科方向的力量。

在團隊建設方面，胡振江將致力于促進高可信軟件技術教育部重點實驗室在程序設計語言和程序自動化設計理論方面的戰(zhàn)略性研究，建立以程序語言研究為基礎、以軟件工程研究為應用、以高可信軟件的設計自動化研究為目標的創(chuàng)新團隊。

未與家人一同回國，與他們分居兩地的胡振江將全身心投入工作中。在他看來，做基礎研究，不能急于求成，需要時間和耐心，國家對基礎科學研究的重視度的加大和投入經費的增加，為胡振江工作的開展提供了良好環(huán)境；而北大年輕學子對相關科研學科的興趣和熱情，更是胡振江積極工作的直接動力。

回國后的胡振江比在國外忙，但他喜歡這種狀態(tài)?！翱蒲芯褪桥c時間賽跑，我是中國人，是中國的科研人員，我有責任讓中國的程序設計語言研究做得更好?！睘榱诉@份使命，胡振江一直馬不停蹄。

推進“新工科”建設

新一輪科技革命和產業(yè)變革將同人類社會發(fā)展形成歷史性交匯，工程科技進步和創(chuàng)新將成為推動人類社會發(fā)展的重要引擎。新工科建設既是中國應對經濟挑戰(zhàn)，從服務國家戰(zhàn)略、滿足產業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度提出的戰(zhàn)略行動；也是推動世界科技進步、促進國際社會發(fā)展進而構建人類命運共同體的關鍵動能。

▲胡振江與在計算機學院獲得博士學位的留學生合影

北京大學“十四五”規(guī)劃中明確提出把全力支持“新工科”建設作為完善學校創(chuàng)新體系的重要內容，力爭通過“十四五”時期的發(fā)展，為實現(xiàn)覆蓋前沿學術研究、關鍵技術攻關、國家重大工程的“新工科”人才培養(yǎng)作出積極貢獻。

計算機學院在此背景下應運而生。作為學院的首任院長，在進行任職發(fā)言時，胡振江談到，計算機學院是加快推進北大“新工科”建設的“特區(qū)”，將繼續(xù)致力于構建國際一流的文化和氛圍，創(chuàng)造能夠吸引全球頂級學生求學、頂級學者入職的環(huán)境，建設處于世界一流前列的計算機學科。他更從3方面闡述計算機學院的發(fā)展藍圖：在教學方面，將持續(xù)提高本科核心課程的質量，加強高水平的研究生教育；在科研方面，將踐行“基礎研究為撇，國家需求為捺”的“八”字工作方針，鼓勵開展自由、多樣、有影響力的研究，鼓勵基本工具的開發(fā)；在行政方面，將加快各項制度的制定與落地，全方位服務學院各項工作，推動學院高效運轉。

胡振江坦言，北大是全世界最好的綜合性大學之一，擁有“文、理、醫(yī)、工”等齊全的學科門類，具備學科交叉融合得天獨厚的優(yōu)勢，計算藝術、計算管理、計算化學、計算生物等學科在北大這片土壤上應運而生。目前，越來越多的學科使用計算機來助力學科發(fā)展，越來越多擁有計算思維的交叉學科人才被培養(yǎng)出來，在北大這片沃土上，計算機學科定能繼續(xù)與其他學科碰撞出絢爛的火花。

同時胡振江也認識到，雖然近年來我國的計算機技術取得飛速發(fā)展，但關鍵核心技術受制于人的局面沒有得到根本性改變。如今，世界正在進入以信息產業(yè)為主導的經濟發(fā)展時期，科技創(chuàng)新已經成為國際戰(zhàn)略博弈的主要戰(zhàn)場。面對新的機遇和挑戰(zhàn)，他認為大學之根本就是教書育人。于是在計算機學院成立大會上，他就提出了“立德樹人，教學第一”的理念。

落實到行動中，在“雙一流”放權改革中，胡振江帶領計算機學院向學校提出了“3000人才培養(yǎng)高地”計劃，以期全面提升本科生、研究生和計算機+雙學位學生的教育水平。在支持本科教育上，在學校的大力支持下，計算機學院與教師教學發(fā)展中心一起作為牽頭單位推動教育部提出的“101計劃”，舉全國之力促進計算機學科改革，以期在計算機領域建設一批一流核心課程，開發(fā)一批一流核心教材，建設一支高水平核心師資團隊，建設一批核心實踐項目，探索計算機領域高質量人才培養(yǎng)的新模式。

同時，計算機學院還將繼續(xù)與前沿中心、信息學院共同做好圖靈班人才培養(yǎng)。開設于2017年的圖靈班，匯聚了國內外頂尖師資與優(yōu)質生源，站在世界計算機領域的前沿，精心打造深具北大特色的新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。胡振江希望圖靈班在課程體系改革與科研培訓等多個方面創(chuàng)新試點取得的成果和總結的經驗能夠逐步推廣，為國家培養(yǎng)計算機領域未來的領軍人才。

此外，胡振江還帶領學院建立了“卓越留學生”計劃，設立全英文課程，吸引世界頂級的留學生來北大求學。據(jù)胡振江介紹，計算機學院不僅是教學單位，還是科研單位，需要大量的實驗和展示場地，學院想要發(fā)展，就需要更多的學生和更大的科研場地。2021年9月，隨著第一批計算機系新生入住新校區(qū)，計算機學院擁有了更大的科研空間和更為安靜的科研環(huán)境。以新校區(qū)賦能“新工科”，計算機學院的目標是在昌平打造中國新“硅谷”。

“2021年10月24日，計算機學院成立儀式舉行。1024是2的10次方，是計算機世界里二進制計數(shù)的一個計量單位，選擇在這一天舉行學院成立儀式是一份獨屬計算機人的浪漫。我們要吸引世界頂級的學生來求學，吸引世界頂級的學者來求職。到2030年，北大計算機學科要進入世界前十，這不是通過排名來衡量的，而是看同行對我們的認可度。我們不僅要把我們的學生送去美國斯坦福大學等世界頂級高校，更要吸引他們的學生來北大計算機學院深造?！闭勂鹞磥?，胡振江信心滿懷。

“面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍。”胡振江認為“四個面向”應該是所有計算機人做科研的基本信仰?！?0多年前，北京大學計算機學科在國家需求的呼喚下應運而生，在我國努力實現(xiàn)高水平科技自立自強、實現(xiàn)中華民族偉大復興的今天，計算機學院將傳承并發(fā)揚老一輩計算機人的精神，竭盡全力建設國際化一流研究環(huán)境，面向國家需要、面向世界前沿，取得良好的教學效果和突破性的研究成果，在計算機領域成為領跑者，在新興前沿交叉領域成為開拓者，為建設世界科技強國貢獻北大力量！”站在計算機學院這一全新的起點上，胡振江對學院發(fā)展有著自己的期待。